2022年窗函数法 .pdf
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1、实验报告课程名称:数字信号处理实验题目:窗函数法设计FIR 滤波器院系: XXXXXXXXXXXXXX学院班级:姓名: XXXXXXXX 学号: XXXXXXXXXX 指导教师: XXXXXX 实验时间: 201X年 XX月xxxxxxxxx大学名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 20 页 - - - - - - - - - 一、实验目的(1)熟悉矩形窗、汉宁窗、海明窗和布莱克曼窗。(2) 掌握用上述窗函数法设计FIR数字滤波器的原理和方法。(3) 熟悉线性相
2、位 FIR数字滤波器特性。(4) 了解各种窗函数对滤波特性的影响。二. 实验原理与方法如果所希望的滤波器的理想频率响应函数为Hd(ej), 则其对应的单位脉冲响应为 : deHnhjdd)(21)(用窗函数 w(n)将 hd(n)截断, 并进行加权处理,得到: )()()(nnhnhdh(n)就作为实际设计的FIR 数字滤波器的单位脉冲响应序列,其频率响应函数 H(ej)为: 10)()(NnnjjenheH如果要求线性相位特性,则 h(n)还必须满足:)1()(nNhnh根据上式中的正、负号和长度 N 的奇偶性又将线性相位FIR 滤波器分成四类。 要根据所设计的滤波特性正确选择其中一类。例如
3、,要设计线性相位低通特性,可选择h(n)=h(N-1-n) 一类, 而不能选h(n)=-h(N-1-n) 一类。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 20 页 - - - - - - - - - 三、实验内容及步骤(1) 复习用窗函数法设计FIR 数字滤波器一节内容,阅读本实验原理, 掌握设计步骤。(2) 编写程序。 编写能产生四种窗函数的子程序。 编写主程序。主程序框图如图10.6.1 所示,仅供参考。其中幅度特性要求用dB 表示。(3) 上机实验内容。设计低
4、通 FIR 数字滤波器时,一般以理想低通滤波特性为逼近函数,即:ccajjdeeH, 0,)(其中:21N故可以得到:)()(sin)(anannhcd15N,33N,4/c,用四种窗函数设计线形相位低通滤波器。要求在两种窗口长度下,绘制相应的幅频和相频特性曲线,观察3dB和 20dB 带宽以及阻带最小衰减, 比较四种窗函数对滤波器特性的影响。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 20 页 - - - - - - - - - 四、实验记录1.矩形窗仿真图如下:1
5、5 点图:A.时域波形:B.自行编写程序产生的幅频、相频线性形式和对数形式:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 20 页 - - - - - - - - - C.用 freq 函数产生的仿真:33 点图:A.时域波形:B.自行编写程序产生的幅频、相频线性形式和对数形式:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 20 页 - - -
6、- - - - - - C.用 freq 函数产生的仿真:结论:由图可以看到,当N 取 15 点时,不仅时域波形粗糙,其频域特性也不好,不光滑。对滤波器设计应适当增加N 值。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 20 页 - - - - - - - - - 由后图可以看出, 相比 15 点图,33 点图光滑,仿真结果更好。自行编写程序产生的仿真结果与freq 函数结果一致,说明仿真成功,程序正确。参数获取:15 点:3dB 带宽 0.2;20dB 带宽 0.3;
7、最小阻带衰减20dB;33 点:3dB 带宽约 0.22;20dB 带宽约 0.28;最小阻带衰减约20dB;名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 20 页 - - - - - - - - - 2.汉宁窗仿真图如下:15 点图:A.自行编写程序产生的幅频、相频线性形式和对数形式:C.用 freq 函数产生的仿真:33 点图:A.时域波形:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理
8、 - - - - - - - 第 8 页,共 20 页 - - - - - - - - - B.自行编写程序产生的幅频、相频线性形式和对数形式:C.用 freq 函数产生的仿真:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页,共 20 页 - - - - - - - - - 结论:可以看到 15 点图的频域图形尤其相位特性不好,说明N 点的数量对滤波器性质还是有较大影响的。相较 15 点图, 33 点图明显更好。可以看出,自行编写程序产生的仿真结果与freq 函数结果一致,说
9、明仿真成功,程序正确。参数获取:由图可得15 点:3dB 带宽约 0.2;20dB 带宽 0.37;最小阻带衰减41dB;33 点:3dB 带宽约 0.225;20dB 带宽约 0.305 ;最小阻带衰减约41dB;名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页,共 20 页 - - - - - - - - - 3.海明窗仿真图如下:15 点图:A.自行编写程序产生的幅频、相频线性形式和对数形式:B.用 freq 函数产生的仿真:33 点图:A.时域波形:名师资料总结 -
10、- -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页,共 20 页 - - - - - - - - - B.自行编写程序产生的幅频、相频线性形式和对数形式:C.用 freq 函数产生的仿真:名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页,共 20 页 - - - - - - - - - 结论:可以明显看出, 15 点图的频域图比较粗糙,过渡带宽而 33 点图衰减更加快,且频域特
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